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2.2 HBDTS软件体系结构
HBDTS采用了多用户、多任务的UNIX系统，支持多种网络体系互联的TCP/IP网络通信技术，适合电力系统特点的PANDA实时数据库等技术，按软件工程的思想进行开发。HBDTS的软件体系结构如图2所示。
2.3 支撑平台
河北电网仿真分析系统的支撑平台采用由清华大学电机系开发的PANDA2.0图形数据一体化支撑环境，它由数据库系统和图形系统两部分有机结合而成。
图形数据一体化支撑平台提供了图形、数据的生成工具，可以很方便地生成系统画面和数据。它的设计思想如下：一体化的PAS/DTS面对的是同一套数据和画面，这就要求所模拟的实体的图形单元和数据库中的记录必须是一一对应的。为确保画面和数据的一致性，数据、画面的定义、维护都通过图形系统来进行，并提供智能化的数据定义功能，使系统的数据和画面的录入灵活方便，减少了维护工作量。
（1）PANDA实时网络数据库系统
PANDA实时网络数据库系统是PAS/DTS的专用数据库，它利用UNIX操作系统提供的IPC机构来实现各进程间的通信功能，具有实时性好、速度快、性能可靠等优点[3]。程序运行时数据库中的数据被调入内存中的共享存储器内，避免了对硬盘读写操作，因此速度可以加快（实测访问PANDA库速度与访问内存相近），更好地满足了实时要求[4]。
（2）PANDA图形系统
PANDA图形编辑系统提供了很灵活的编辑功能。用户可以很方便地绘制各种厂站图、系统图，可以很方便地进行系统数据的录入、维护并能自动生成上图数据（动态数据）进行上图数据的编辑。图形编辑系统为各种常用设备绘制了专用的符号而且支持自定义图元组，用户可以将任意尺寸和复杂度的图形元件组装成常用的图元组供绘图时调用，使绘图工作显得十分方便。
图形编辑系统提供了功能很强的实体操作手段，可以对图形进行无级放大和缩小，可以很方便地进行图内（或图间）的移动、拷贝、变色、删除等操作，能对图元进行精确定位和连接、进行图元对齐或一样大小、一样粗细的操作，对错误操作可以进行UNDO操作而返回。图形编辑系统最显著的功能是能对仿真实体进行智能化的定义，能根据图中所绘制的图元的坐标来建立图元间的相互连接关系，从而建立起各支路及其相关元件与母线的互连关系。图形系统根据这些关系来对元件进行定义，自动搜索并提供相关的网络连接信息，使图形定义的工作量达到极小的程度，只需使用鼠标选择和录入少量必要的设备参数就可以完成图元的定义。一旦图元数据得到确认，这些数据就存入数据库中建立起与程序相对应的数学模型。
PANDA图形显示系统采用汉化MOTIF平台，可以进行操作对象、操作项目、操作内容的任意选择，图形还可以进行放大、缩小、平移。程序经过优化设计，调用响应时间仅需0.15 s。它具有内容丰富的图形，包括系统图、厂站图、棒图、饼图、表格、表针等等，图上元件具有动态显示、拓扑着色、越限变色等功能，具有友好的人机界面为学员培训提供了一个很好的环境。
3 功能特色
HBDTS的主要功能特点如下：
(1) 采用图形数据一体化的支撑环境
图形数据一体化支撑平台提供了智能化的图形、数据的生成工具，可以在画面制作同时很方便地完成元件参数的录入和建模工作，经实际测试无一差错。该平台能方便地进行系统构建和扩充，使得系统的实用性得以增强。此项技术在国内尚属率先投入使用，处于领先水平。
(2) 实时数据接口
本系统实现了高级应用软件与DTS的一体化，实时系统的数据经过SE后送给DTS作为其初始化断面，供DTS进行实时系统分析研究。
DTS和SE的模拟范围是有所区别的，DTS模拟的对象中往往还包括一些没有量测信息的外网和低压网。为了解决DTS从实时数据启动的问题，系统采用了预测——校正模型。在DTS和SE采用不同的潮流计算模型的情况下，实现了DTS电压残差(即DTS中的电压幅值与SE中的相应值的差)小于 1%，有功残差（即DTS 中支路的有功功率与SE中的相应值的差）小于10 MW，满足了工程的要求。
(3) DTS量测模型
DTS中的学员平台可以模拟RTU及通道发生的各种故障，可以模拟全厂的各种测量的误差、极性反转和遥信的置反，并把这些遥测、遥信数据送入学员台的数据集中，逼真地模拟各种测量的异常，这种功能也被用来测试量测配置分析和SE不良数据纠错能力。只要在学员台安装一套实时系统的PAS软件，就可以使DTS中的学员台具备仿真EMS中全部PAS的能力。量测模型使得学员台的模拟更为逼真，使DTS具有更为强大的实用价值。
(4) 继电保护和自动装置模拟
仿真系统可模拟实际系统中继电保护的动作行为，如线路的保护有高频、距离、零序保护和过流保护，母线保护有差动、开关失灵，发电机保护有失磁、速断、过励、失步保护等，同时还模拟了保护的拒动和误动。在稳态电力系统模型下，继电保护采取逻辑判断的方法模拟在各种故障情况下的继电保护行为；在动态电力系统模型下，继电保护既可以采用定值比较的方法也可以采用逻辑判断的方法来模拟在各种故障引起的扰动下的继电保护行为。另外仿真系统还模拟了实际电网中的自动装置的动作行为，如低频减载、低频自启动、高频切机、大小功率切机、过载联动、AGC等，模拟电气量与定值比较满足条件后装置动作，生动逼真地模拟了电力系统的现场运行。
(5) 动态/稳态一体化的电力系统模型
电网仿真系统的电力系统采用稳态/动态一体化模型；并提供了离线动态模型，可以在某一特定断面下反复进行暂态分析；3种模型间有灵活的接口，可以根据需要方便地进行切换。
在稳态模型下,采用了全网同摆的动态潮流模型,潮流计算采用快速PQ分解法,同时也考虑了系统的频率特性,每5s对各个孤立系统进行一次潮流动态计算,对各种操作、故障进行及时的计算处理。在动态模型下,发电机采用5阶
变化的精确模型；励磁调节器使用了I型励磁调节器模型,还模拟了发电机的失磁；调速器使用水、火电均适用的通用模型；建立了感应电动机模型,负荷采用恒阻抗、恒电流、恒功率的静特性负荷模型；对电力系统的各种扰动用隐式积分法进行求解；汽机模型模拟了发电机的汽门快关和开度的各种效果。
(6) 多媒体功能
HBDTS具备多媒体功能。能记录培训过程中教员台和学员台之间的语音通话，记录下来的语音信息可以在培训重演时同步重放,能显示各种元件的图片，播放各种操作过程的视频片段。
(7) 强大的仿真支持功能
电网仿真系统具有内容丰富的教员台，教员可以通过教员台进行培训控制（包括培训启动、暂停、快照、重放、转换电力系统模型等）、模拟电网的各种事故和厂站值班员的各种操作、监视学员的操作行为，还可以方便地进行事件表、教案、存储柜的制作，对学员进行培训评估，同时也对数据库内各种数据及越限报警提供了清晰明了的查询手段。
(8) 友好的人机界面
界面采用多窗口和多屏幕技术，具有操作简便、灵活、功能强大等特点。调图方式灵活多样，具有清晰易懂的中文提示，常用的操作只需按鼠标即可完成，简单而又快捷。具有画面冻结功能便于进行分析比较。
4 性能指标
HBDTS的模拟规模和主要性能指标分别如表1、表2所示。
5实际应用
5.1调度员培训
电网仿真系统可以模拟实际调度中心形成一个逼真的培训环境,它不会对实际系统的设备带来任何影响，因此可以十分放心、随心所欲地建立各种运行方式、设置各种故障，使调度员受到各种各样的模拟训练，加深对电网运行的认识，尽快掌握各种基本操作，提高异常事故处理能力。电网仿真系统从现场投运至今，用于调度员培训约100人次，主要是事故预想的分析及演示。
5.2 反事故演习
电网仿真系统可以模拟电网的现场运行，为调度员提供了一个进行反事故演习的场所，可提高调度员在故障时作出快速决策和处理事故的能力，以杜绝一般事故带来灾难性的后果。
反事故演习分成主演和被演2组，分别由2个值担当，每值3人，按值长、主值、副值分工。演习的初始潮流是在实时系统的潮流断面上稍作调整得到的。演习开始后，主演根据预定的演习方案设定电网故障，仿真系统反映出故障后的声光报警及电压、潮流的变化；被演根据仿真系统反映的现象，再结合主演模拟现场值班人员汇报的情况及时处理故障。观摩人员根据仿真系统大屏幕投影显示及主演介绍的情况也可分析故障状况及应对策略，从而判断学员处理事故的决策能力。
借助于该系统，调度员不仅巩固了调度正常业务操作，积累了事故处理经验，还从理论上对一些现象进行分析讨论。演习圆满结束，总结会上大家一致认为仿真系统真实实用，是反事故演习不可缺少的手段。
5.3 运行方式分析
利用DTS系统可以很方便地进行运行方式分析。DTS系统采用的数学模型经过综合稳定程序和BPA的校验，其精度达到了工程要求，因此它可以用于系统静、动态方式分析。方式人员可以很方便地进入“运方”状态，就自己关心的潮流断面进行研究和调整。
由于DTS系统的实用性和方便性，日方式人员每天一上班总要用DTS对当天的实时数据进行系统分析，检验日方式是否合理。这样的训练已经成为调度员日常工作中不可缺少的内容。方式科的人员利用 DTS来安排检修方式的变化和批票工作，分析检修方式的合理性，实现了方式安排的科学性。
6 结论
河北电网仿真分析系统可用性高，系统的稳定运行率可达到99%，调度员培训系统随时可用。经过1年的现场试运行，电网仿真分析系统于2000年6月进行了技术鉴定。与会专家认为：该系统设计合理，技术先进、成熟，计算分析结果正确、真实，系统的统一性、灵活性、可维护性好，特别是实用性强，整体水平居国内领先地位，在识别技术、动态模拟、图形数据一体化等方面达到了国际先进水平
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